月经头痛主要与月经期间雌激素水平骤降及前列腺素分泌增加相关，雌激素波动引发脑血管舒缩功能异常，同时前列腺素升高刺激三叉神经末梢，部分有偏头痛病史的女性更易发作。
一、雌激素波动导致血管舒缩异常。雌激素对脑血管张力有调节作用，月经前期雌激素水平较高，经期雌激素骤降使脑血管对去甲肾上腺素等血管活性物质敏感性增强，引发血管扩张或收缩失衡，进而诱发头痛。
二、前列腺素升高刺激三叉神经。月经期间子宫内膜脱落刺激前列腺素合成酶激活，前列腺素E2等水平升高，可直接扩张脑血管、刺激三叉神经末梢，并增加颅内压波动，诱发头痛症状，部分女性还因前列腺素影响血管通透性，加重局部炎症反应。
三、神经递质（5-羟色胺）失衡影响痛觉传导。月经前后血清素（5-羟色胺）水平波动，血清素降低时对疼痛的抑制作用减弱，同时激活三叉神经核团，导致三叉神经血管复合体过度激活，诱发偏头痛样头痛。
四、偏头痛病史者的特殊易感性。有偏头痛家族史或既往偏头痛发作史的女性，月经周期中激素波动可触发“三叉神经血管系统”级联反应，即下丘脑-三叉神经复合体功能紊乱，导致头痛持续时间延长、程度加重，发作频率增加。
